Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

1 ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ Δομή της διάλεξης Το Σύμπαν διαστέλλεται Η Μεγάλη Έκρηξη Ο οδικός χάρτης της εξέλιξης του Σύμπαντος Συμπεράσματα.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "1 ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ Δομή της διάλεξης Το Σύμπαν διαστέλλεται Η Μεγάλη Έκρηξη Ο οδικός χάρτης της εξέλιξης του Σύμπαντος Συμπεράσματα."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 1 ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ Δομή της διάλεξης Το Σύμπαν διαστέλλεται Η Μεγάλη Έκρηξη Ο οδικός χάρτης της εξέλιξης του Σύμπαντος Συμπεράσματα

2 2 Lecture 2 Η Κοσμολογία στην Αρχαιότητα Θαλής (585π.Χ.) Στο Σύμπαν κυριαρχούν φυσικές διεργασίες Πυθαγόρας (530π.Χ.) Η Γή είναι σφαιρική Αναξαγόρας (430π.Χ.) Το Σύμπαν είναι κατανοητό Πλάτων (420π.Χ.) Γεωκεντρικό σύστημα, κυκλικές τροχιές πλανητών, η Γη είναι ακίνητη Δημόκριτος (400π.Χ.) Το Σύμπαν αποτελεί μηχανικό σύστημα Εύδοξος (340π.Χ.) Γεωκεντρικό σύστημα, 33 σφαίρες, η Γη είναι ακίνητη Αριστοτέλης (350π.Χ.) Γεωκεντρικό σύστημα, 55 σφαίρες, η Γη είναι ακίνητη Αρίσταρχος (280π.Χ.) Ηλιοκεντρικό σύστημα (αγνοήθηκε) Ίππαρχος (125π.Χ.) Απόσταση της Σελήνη (διαστάσεις του Σύμπαντος) Πτολεμαίος (150μ.Χ.) Γεωκεντρικό σύστημα, Επίκυκλοι

3 3 Η Κοσμολογική Αρχή l 1922 – Aleksandr Friedmann l Διερεύνησε τις εξισώσεις της ΓΘΣ του Einstein, Θεωρώντας ότι το Σύμπαν δεν είναι στατικό, ότι δηλαδή μπορεί είτε να συστέλλεται είτε να διαστέλλεται. Χρησιμοποίησε την Κοσμολογική Αρχή l Η Κοσμολογική Αρχή (Einstein) l Το Σύμπαν είναι ισοτροπικό στο χώρο και στο Χρόνο

4 4 Το Σύμπαν δεν είναι μικρό! l 1924 – Edwin Hubble l Μέτρησε την απόσταση 9 γαλαξιών, χρησιμοποιώντας Κηφείδες αστέρες και απέδειξε ότι η απόστασή τους είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτήν των αστέρων του Γαλαξία. Οι διαστάσεις του Σύμπαντος είναι τεράστιες!

5 5

6 6 Το πρωτογενές άτομο l 1927 – Georges Lemaitre l Υπεστήριξε ότι το Σύμπαν γεννήθηκε από ένα “πρωτογενές άτομο” το οποίο τελικά διεσπάσθη, δημιουργώντας τους αστέρες και τους γαλαξίες. l Διετύπωσε μία εξίσωση για την ηλικία του Σύμπαντος, η οποία ικανοποιούσε τις εξισώσεις τηw ΓΘΣ του Einstein

7 7 MillikanLemaitre Einstein

8 8 Η διαστολή του Σύμπαντος l 1929 – Edwin Hubble z, l Χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις γαλαξιών από το τηλεσκόπιο 2.5m του Mt. Wilson, απέδειξε ότι η μετατόπιση προς το ερυθρό, z, d. των γαλαξιών αυξάνει με την απόστασή τους, d. φαινόμενο Doppler l Πρότεινε ότι η μετατόπιση προς το ερυθρό οφείλεται στο φαινόμενο Doppler και οφείλεται στην απομάκρυνση των γαλαξιών. l Ο Hubble συμπέρανε ότι το Σύμπαν διαστέλλεται. z = ( – ο ) / ο

9 9 Η μετατόπιση προς το ερυθρό = το παρατηρούμενο μήκος κύματος ο = το μήκος κύματος ηρεμίας

10 10 Ο νόμος του Hubble d = σταθερά × z v = H 0 d z d z ~ v/c Ο νόμος του Hubble

11 11 v = H 0 d H 0 = 22 km/s/Mly Τα αρχικά δεδομένα του Hubble Ο νόμος του Hubble

12 12 rest  = R(t)  R(t) > 1 R(t) < 1 e R(t) = 1 dd o d(t 1 ) d(t) = R(t) d  z  =    rest ) / rest 1 + z  R(t) d(t 2 ) t 1 = παρελθόν t 0 = παρόν t 2 = μέλλον Ο συντελεστής κοσμικής κλίμακας, R(t)

13 13 Η ηλικία του Σύμπαντος l Ο νόμος του Hubble v = H 0 d v = ταχύτητα απομάκρυνσης H 0 = σταθερά του Hubble d = απόσταση l Η ηλικία του Σύμπαντος d = v T d = H 0 d T T = 1/H 0 l T ~ 20×10 9 έτη 1 parsec = 3.26 έτη φωτός

14 14 Η γένεση και εξέλιξη του Σύμπαντος s έως 300,000 έτη μετά τη Μεγάλη έκρηξη Υπενθύμιση: Το κενό, σύμφωνα με την Κβαντομηχανική, περιέχει ενέργεια !

15 15 Ο χρόνος Planck l seconds Ο χρόνος Planck l Ο χρόνος Planck. l Πριν από το χρόνο Planck δεν ισχύουν οι νόμοι της Φυσικής. l Ακόμα και η έννοιες του χώρου και του χρόνου δεν μπορούν να ορισθούν.

16 16 Η Εποχή του Πληθωρισμού l seconds K l Θερμοκρασία ~ K. πληθωρισμού 3 x αδιαφανές l Η εποχή του πληθωρισμού. Αμέσως μετά τη γένεση του Σύμπαντος, η μέση ελεύθερη διαδρομή των φωτονίων ήταν μικρότερη από 3 x cm! Επομένως, το Σύμπαν ήταν ουσιαστικά αδιαφανές seconds seconds mm l Από seconds έως seconds οι διαστάσεις του Σύμπαντος αυξάνουν κατά ~ Η διάμετρος του Σύμπαντος φτάνει τα 3 mm. l Οποιεσδήποτε μικρές διακυμάνσεις στην κατανομή της ενέργειας του Σύμπαντος αυξάνουν κατά τον ίδιο παράγοντα. Αποτελούν τους δομικούς λίθους δημιουργίας των γαλαξιών.

17 17 Η εξαφάνιση της αντιύλης l seconds 10 τρισεκατομμύρια K l Η θερμοκρασία πέφτει στα 10 τρισεκατομμύρια K. l Δημιουργούνται Quarks και anti-quarks l Δημιουργούνται Quarks και anti-quarks τα οποία αμέσως εξαϋλώνονται. l Δημιουργούνται τα ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια 1: l Υπάρχει, όμως, μια μικρή υπεροχή της ύλης από την αντιύλη κατά 1: l Η αντιύλη σχεδόν εξαφανίζεται από το Σύμπαν λόγω εξαύλωσης. νετρόνιαπρωτόνια l Τα quarks δημιουργούν νετρόνια και πρωτόνια. Τα πρωτόνια και νετρόνια μεταστοιχειώνονται προς άλληλα, αλλά υπάρχουν σε περίπου ίδια αφθονία.

18 18 Το τέλος της δημιουργίας μάζας l 1 second 0.1% l Τα νετρόνια είναι κατά 0.1% βαρύτερα των πρωτονίων. Επομένως η μεταστοιχείωση νετρονίων  πρωτόνια ευνοείται. 71 l Επομένως η αφθονία των πρωτονίων στο Σύμπαν υπερισχύει και τελικά φθάνει στον λόγο 7 : 1. l 5 seconds ένα δισεκατομμύριο K l Θερμοκρασία ένα δισεκατομμύριο K. l Σταματά η περαιτέρω δημιουργία ύλης (από την ενέργεια του Σύμπαντος)

19 19 Πυρηνοσύνθεση l 3 minutes 100 εκατομμύρια K l Θερμοκρασία 100 εκατομμύρια K. l Έντονες πυρηνικές αντιδράσεις. υδρογόνου, ηλίου, δευτερίου και λιθίου l Λόγω της χαμηλής, πλέον, θερμοκρασίας, η ταχύτητα των στοιχειωδών σωματιδίων είναι σχετικά μικρή και επιτρέπει τη δημιουργία πυρήνων υδρογόνου, ηλίου, δευτερίου και λιθίου. l Το Σύμπαν αποτελείται, πλέον από ¾ πυρήνων υδρογόνου και ¼ ηλίου.

20 20 Επί τέλους ελεύθεροι! l 300,000 years 10,000 K l Η θερμοκρασία είναι περίπου 10,000 K. άτομα υδρογόνου και ηλίου l Η θερμοκρασία είναι αρκετά χαμηλή, ώστε τα ηλεκτρόνια ενώνονται με τους πυρήνες και δημιουργούνται άτομα υδρογόνου και ηλίου. l Το Σύμπαν καθίσταται διαφανές. επανασύνδεσης l Η εποχή της επανασύνδεσης. l Η ακτινοβολία από αυτήν την εποχή είναι αυτή που παρατηρείται ως Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου.

21 21 Τα Πρότυπα του Σύμπαντος

22 22 Η Γεωμετρία του Σύμπαντος 300,000 l Σε t έτη, το φώς διανύει απόσταση t ετών φωτός. Άρα όταν η ηλικία του Σύμπαντος ήταν 300,000 έτη, το φώς δεν θα μπορούσε να είχε διανύσει απόσταση μεγαλύτερη από μία περιοχή διαμέτρου , ,000 έτη φωτός. Επομένως, αν υπήρχαν, οι διακυμάνσεις θα ήταν της τάξεως των 300,000 ετών φωτός 1+z ~ ,000 έτη φωτός έχει γίνει 300 εκατομμύρια έτη φωτός l Έκτοτε το Σύμπαν έχει διασταλεί κατά περίπου 1/R t = 1+z ~ Δηλαδή, οι διακυμάνσεις του Σύμπαντος από 300,000 έτη φωτός έχει γίνει 300 εκατομμύρια έτη φωτός. 15 Gly 1 o l Η αρχική περιοχή βρίσκεται σήμερα σε απόσταση 15 Gly. Επομένως, κάθε περιοχή πρέπει να έχει γωνιώδη διάμετρο 1 o στον ουρανό. 300 Mly 15 Gly ~1 o Γη

23 23 Σμήνη γαλαξιών

24 24 Κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου l 1965 – Ο Arno Penzias και ο Robert Wilson l Κατά την προετοιμασία για την παρατήρηση του Γαλαξία στα 21 cm, ανακάλυψαν τυχαία την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου l 1978: Nobel Φυσικής

25 25 Cosmic Background Explorer (COBE) l Εκτόξευση: Νοε l Μέτρηση του φάσματος της κοσμικής ακτινοβολίας l T = / K

26 26 Οι παρατηρήσεις του COBE

27 27 Οι παρατηρήσεις WMAP

28 28 Boomerang

29 29 Τα αποτελέσματα του Boomerang Συμπέρασμα: Το Σύμπαν είναι επίπεδο

30 30 Συμπεράσματα l Μεγάλη έκρηξη l Ενδείξεις ότι η ηλικία του Σύμπαντος είναι πεπερασμένη l Ενδείξεις ότι αρχικά η θερμοκρασία του Σύμπαντος ήταν πολύ μεγάλη l Ενδείξεις ότι το Σύμπαν είναι επίπεδο l Ενδείξεις ότι μια «μυστηριώδης» δύναμη (σκοτεινή ενέργεια) επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος l Αινίγματα l Τι είναι η σκοτεινή ενέργεια; l Τι προκάλεσε τη Μεγάλη έκρηξη; l Γιατί το Σύμπαν έχει τις ιδιότητες που έχει;

31 31 ΠΑΡΟΝ ΖΩΗ ΜΕΛΛΟΝ Το μέλλον?

32 32 Παρατηρήσεις Υπερκαινοφανών τύπου Ιa 25% Οι υπερκαινοφανείς είναι κατά 25% αμυδρότεροι…. Άρα βρίσκονται πιο μακριά… Άρα το Σύμπαν έχει διασταλεί περισσότερο από το αναμενόμενο… Η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται! Nobel Φυσικής 2011

33 33


Κατέβασμα ppt "1 ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ Δομή της διάλεξης Το Σύμπαν διαστέλλεται Η Μεγάλη Έκρηξη Ο οδικός χάρτης της εξέλιξης του Σύμπαντος Συμπεράσματα."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google